一种含水模拟月壤剖面样本的制备方法技术

本发明专利技术提出了一种含水模拟月壤剖面样本的制备方法，属于模拟月壤剖面样本制备领域。解决了现有样本在制备时会发生膨胀，无法保持样本密实度的问题。它包括步骤1：将样本放置在应力时效桶内；步骤2：将上应力时效装置放置在样本上方，对应力时效桶内的样本施加均布压力，压缩样本的体积；步骤3：当样本体积压缩到一定位置后，停止加压，上应力时效装置进入保压状态；步骤4：将装载有样本的应力时效桶转移到低温环境仓中，进行低温保存。它主要用于含水模拟月壤剖面样本的制备。水模拟月壤剖面样本的制备。水模拟月壤剖面样本的制备。

【技术实现步骤摘要】
一种含水模拟月壤剖面样本的制备方法


[0001]本专利技术属于模拟月壤剖面样本制备领域，特别是涉及一种含水模拟月壤剖面样本的制备方法。

技术介绍

[0002]工程试验用大批量剖面样本制备过程中，原位冻结样本在发生破碎后，颗粒与颗粒之间为散粒体，整个样本强度已无法保证，通过应力时效强化使样本再次密实，赋予样本强度。在完成一级样本制备任务后，需加入各级冰箱中进行样本梯度制冷，而以往样本制冷时，由于冻涨作用的原理，样本会发生膨胀，此时工程试验要求的样本密实度无法保持，样本在膨胀过程中容易产生裂纹，使剖面水冰样本力学性质发生改变，后续钻进及铲挖试验过程中无法获得科学准确的力学参数。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种含水模拟月壤剖面样本的制备方法，以解决现有样本在制备时会发生膨胀，无法保持样本密实度的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种含水模拟月壤剖面样本的制备方法，它包括以下步骤：
[0005]步骤1：将样本放置在应力时效桶内；
[0006]步骤2：将上应力时效装置放置在样本上方，对应力时效桶内的样本施加均布压力，压缩样本的体积；
[0007]步骤3：当样本体积压缩到一定位置后，停止加压，上应力时效装置进入保压状态；
[0008]步骤4：将装载有样本的应力时效桶转移到低温环境仓中，进行低温保存。
[0009]更进一步的，所述步骤2中对应力时效桶内的样本施加均布压力时，通过监控设备对样本进行温度和压力监测。
[0010]更进一步的，所述步骤4中对样本进行低温保存时，通过监控设备对样本进行温度和压力监测。
[0011]更进一步的，所述步骤4中低温环境仓进行梯度降温制冷，间隔相同时间下降一定温度。
[0012]更进一步的，所述梯度降温制冷起始温度为
‑
30℃，保持30分钟后降至
‑
86℃。
[0013]更进一步的，所述步骤1中将应力时效桶预冷后装入样本，所述步骤2中将上应力时效装置进行预冷后放置在样本上方。
[0014]更进一步的，所述应力时效桶和上应力时效装置的预冷温度为
‑
180℃及以下。
[0015]更进一步的，所述步骤3中样本体积压缩到一定位置后，在应力时效桶上套上塑料薄膜。
[0016]更进一步的，所述步骤2中上应力时效装置对样本进行旋转压实。
[0017]更进一步的，所述步骤4中低温保存时间为24小时，所述步骤4中低温保存的温度
为
‑
86℃。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术主要应用于型号任务阶段的工程试验用模拟月壤水冰剖面样本制备。本专利技术在剖面样本梯度制冷过程中持续受到上压力及周向维压作用于样本，使破碎样本颗粒的强度满足试验需求，这便使样本在冻结过程中的膨胀性能受到抑制，使此过程中样本的密实度保持不变，始终满足工程试验对样本密实度的要求，并且不会发生裂纹或样本破碎，避免样本报废，为后续试验过程中所需的样本条件提供保障。
[0019]本专利技术提供了一种结构简单、便于操作、温度可控、精度高的剖面月壤应力时效方法，可解决一级样本在梯度制冷的过程中冻涨及产生裂纹等问题，避免样本密实度及样本完整性受到破坏，使制备出来的样本满足后续试验要求。
[0020]本专利技术所提出的压力实时监测步骤可精确对超低温环境下月壤内部的应力进行监测，通过显示器上的直观示数显示样本内的条件参数，可对含冰样本各个部分进行全方位监控，并给出月壤密实度与月壤内部压应力的关系，判断压实结束位置。
[0021]本专利技术可对
‑
180℃以下超低温环境进行检测，实时判断样本环境内部温度，通过温度的变化及时调整环境仓体内温度，对样本进行严格把控。
[0022]本专利技术所提出时效强化环境需梯度制冷，在相同时间间隔内相应向下调整温度差，可避免样本在骤冷环境下结霜，影响样本含水率。
[0023]本专利技术的方法对含冰颗粒样本进行长时间保压，可有效防止样本在低温环境下涨裂，并可尽量减少施压结束后样本回弹。
附图说明
[0024]构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0025]图1为本专利技术所述的一种含水模拟月壤剖面样本的制备方法流程图；
[0026]图2为本专利技术所述的应力加载阶段的原理图；
[0027]图3为本专利技术所述的时效强化阶段的原理图。
[0028]1‑
样本，2
‑
应力时效桶，3
‑
监控设备，4
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低温环境仓。
具体实施方式
[0029]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0030]参见图1
‑
3说明本实施方式，一种含水模拟月壤剖面样本的制备方法需要
[0031]预冷的应力时效桶2及上应力时效装置、制造超低温环境的低温环境仓4，以及实时的样本压力温度监控设备3等条件支持。
[0032]制备包括以下步骤：
[0033]步骤1：将样本1放置在应力时效桶2内；
[0034]步骤2：将上应力时效装置放置在样本1上方，对应力时效桶2内的样本1施加均布压力，使样本各部位受力均一，压缩样本1的体积；
[0035]步骤3：当样本1体积压缩到一定位置后，停止加压，上应力时效装置进入保压状态；
[0036]步骤4：将装载有样本1的应力时效桶2转移到低温环境仓4中，进行低温保存。
[0037]所述步骤2中对应力时效桶2内的样本1施加均布压力时，通过监控设备3对样本1进行温度和压力监测。所述步骤4中对样本1进行低温保存时，通过监控设备3对样本1进行温度和压力监测。以直观读数方式获得样本参数。
[0038]所述步骤4中低温环境仓4进行梯度降温制冷，间隔相同时间下降一定温度。所述梯度降温制冷起始温度为
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30℃，保持30分钟后降至
‑
86℃。
[0039]所述步骤1中将应力时效桶2预冷后装入样本1，所述步骤2中将上应力时效装置进行预冷后放置在样本1上方。所述应力时效桶2和上应力时效装置的预冷温度为
‑
180℃及以下。预冷方式采用液氮预冷。
[0040]所述步骤3中样本1体积压缩到一定位置后，在应力时效桶2上套上塑料薄膜。
[0041]所述步骤2中上应力时效装置对样本1进行旋转压实。
[0042]所述步骤4中低温保存时间为24小时，所述步骤4中低温保存的温度为
‑
86℃。
[0043]如图1所示，制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含水模拟月壤剖面样本的制备方法，其特征在于：它包括以下步骤：步骤1：将样本(1)放置在应力时效桶(2)内；步骤2：将上应力时效装置放置在样本(1)上方，对应力时效桶(2)内的样本(1)施加均布压力，压缩样本(1)的体积；步骤3：当样本(1)体积压缩到一定位置后，停止加压，上应力时效装置进入保压状态；步骤4：将装载有样本(1)的应力时效桶(2)转移到低温环境仓(4)中，进行低温保存。2.根据权利要求1所述的一种含水模拟月壤剖面样本的制备方法，其特征在于：所述步骤2中对应力时效桶(2)内的样本(1)施加均布压力时，通过监控设备(3)对样本(1)进行温度和压力监测。3.根据权利要求1所述的一种含水模拟月壤剖面样本的制备方法，其特征在于：所述步骤4中对样本(1)进行低温保存时，通过监控设备(3)对样本(1)进行温度和压力监测。4.根据权利要求1所述的一种含水模拟月壤剖面样本的制备方法，其特征在于：所述步骤4中低温环境仓(4)进行梯度降温制冷，间隔相同时间下降一定温度。5.根据权利要求4所述的一种含水模拟月壤剖面样本的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐钧跃，李建永，罗春阳，姜生元，田野，张伟伟，张嘉航，孙雁彬，刘君巍，侯建飞，杨暄昊，王振龙，
申请(专利权)人：哈尔滨商业大学，
类型：发明
国别省市：